基本介紹
- 中文名：閉式循環柴油機系統
- 簡稱：CCD/AIP
- 工作原理：用潛艇自帶的氧氣代替空氣中的氧
- 優點：柴油機技術成熟，性能比較可靠
工作原理,實現重難點,優點與缺點,優點,缺點和不足,
工作原理
將廢氣中的二氧化碳經過冷卻和吸收後排到艇外，部分二氧化碳作為工質參加循環工作；同時用氬氣取代空氣中的氮氣，改善循環氣體的燃燒質量。
工作原理系統簡圖如下所示
其具體工作流程是：將氧氣和氬氣以及部分燃燒後排氣按一定比例混合成相當於空氣成分的氣體輸入到柴油機的氣缸中，然後柴油與氧氣發生燃燒反應，產生的熱能推動活塞運動進而帶動曲軸運轉，產生機械能。燃燒後的廢氣從柴油機排出，溫度大約在350-400℃ 之間，主要成分是二氧化碳、水蒸氣、氬氣和部分氧氣。這些廢氣經過噴淋冷卻器被冷卻到100℃左右，其中的水蒸氣被冷卻成水，剩餘廢氣進入一個吸收器。二氧化碳與吸收器噴淋的海水混合併被吸收，由海水管理系統排出艇外。這套系統與柴油機的工作深度、潛艇下潛深度均無關係。部分經過處理的廢氣補充氧氣和氫氣後，再進入柴油機參加循環工作，整個過程均使柴油機在閉式循環的工況下工作，可由一台中央計算機控制並管理。
實現重難點
其一，是將廢氣中的水蒸氣和二氧化碳排出是實現閉式循環的關鍵所在。其中水蒸氣可以通過冷卻成水加以解決，但是二氧化碳的吸收排除卻是難中之難，主要方法是鹼溶液吸收法、再生吸收劑吸收法和海水溶解法，其中最好的應是海水溶解法，原料取之不竭，用之方便，實現難度較小。
其二，是使柴油機在使用循環氣體的情況下能保證足夠的燃燒質量，產生足夠大的功率。雖然循環氣體中的二氧化碳經過吸收排除，但是整個循環氣體中二氧化碳的濃度依然很高，勢必影響柴油機的效率，因此通過加入少量氬氣來克服。
優點與缺點
優點
壽命長，目前此AIP系統所用柴油機可以是標準的潛艇用柴油機，製造和裝配技術非常成熟，工作壽命要比其他AIP系統的主機時間長；燃料可以通用，此 AIP 系統所用柴油與普通常規潛艇所用的一樣，可廣泛採購，不存在後勤供應問題；隨時可以在閉式循環和開式循環兩種工況下進行自由轉換，因為該系統所用柴油機與普通柴油機一樣，所以可以進行自由轉換，增加潛艇使用的靈活性；由於可以使用大量成熟技術，且水上、水下均可使用，耗油率較低，維修費用相對較低，因此是AIP系統中最經濟的一種形式；工作不受潛艇下潛深度影響。
缺點和不足
工作效率低、氧氣消耗量大、排出的熱量多，按13000海里的續航能力計算，一艘209型潛艇採用燃料電池僅需攜帶15噸左右的液氧，而採用閉式循環柴油機、則需30噸左右的液氧；產生的噪聲大，閉式循環柴油機採用的是普通柴油機，系統的運動部件較多，工作過程中機械運動產生的噪聲較大，雖然可以採取降噪技術將噪聲降低到安靜航行時的水平，但是總體上比採用燃料電池噪聲要大；系統輸出功率受到限制，因為受到潛艇的噪聲控制指標的限制，一般要求每台普通柴油機的輸出功率≤500千瓦，因此閉式循環柴油機的輸出功率很難再增加。
目前德國、荷蘭、義大利和英國都在積極開發研製此類AIP系統。1993年，德國在退役的205級潛艇U-1號上成功試驗了250千瓦的閉式循環柴油機系統，並將眼光投向大量出口國外的209型潛艇的改裝上，擬用一個附加耐壓艙段來安裝AIP系統，以插入方式加到209潛艇中，這樣可使潛艇水下最高航速不變，水下續航時間增加4-5倍，水下4.5節航速可連續航行386小時，續航力接近1800海里。荷蘭和義大利也先後成功試驗了閉式循環柴油機系統，準備用於對現役潛艇進行改裝或用於新建的常規動力潛艇。
